落球撞击岩石热红外辐射温度的时延特征.pdf

第3 4 卷第5 期中国矿业大学学报 V 0 1 ．3 4N o ．5 2 0 0 5 年9 月J o u r n a lo fC h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g T e c h n o l o g y S e p ．2 0 0 5 文章编号1 0 0 0 1 9 6 4 2 0 0 5 0 5 0 5 5 7 0 7 落球撞击岩石热红外辐射温度的时延特征 吴立新1 ’2 ”，钟声1 ，吴育华2 ，王川婴1 ，张玲2 i ．中国科学院武汉岩土力学研究所，湖北武汉4 3 0 0 7 1 ； 2 ．中国矿业大学3 S 与沉陷工程研究所，北京1 0 0 0 8 3 ； 3 ．东北大学3 s 与数字矿山研究中心，辽宁沈阳 1 1 0 0 0 4 摘要采用热红外 T I R 成像技术和落球撞击实验，对大理岩、花岗闪长岩、红色斑状花岗岩、辉 长岩和砂岩等5 类典型地壳岩石试件进行了热红外辐射观测．通过对靶元区域受撞击前后T I R 辐射温度进行图像处理，对靶元红外辐射的时延特征进行了研究，得到了相应的辐射温度时延曲 线，分析了影响时延曲线形态的相关因素，并对相同撞击条件下不同岩石以及不同湿度岩石的时 延曲线特征进行了比较．结果表明岩石撞击靶元T I R 辐射温度的时延曲线形态与撞击速度有 关；撞击前后红外辐射的升温幅度、时延曲线的离散性、局部波动性、单调性和斜率等5 项特征指 标受岩石热导率、比热和发射率等影响；干燥岩石撞击后的T I R 升温幅度要稍大于潮湿岩石，干 燥岩石的降温要快于潮湿岩石． 关键词遥感一岩石力学；辐射温度；时延；岩石撞击；热红外成像 中图分类号T P7 9 ；T D3 1 5文献标识码A T i m eD e p e n d e n tF e a t u r e so fT h e r m a lI n f r a r e dR a d i a t i o n T e m p e r a t u r eo fR o c kI m p a c t e db yF r e e F a i l i n gS t e e lB a l l W UL i x i n l ’2 ’3 ，Z H O N GS h e n 9 1 ，W UY u h u a 2 ，W A N GC h u a n y i n 9 1 ，Z H A N GL i n 9 2 1 ．I n s t i t u t eo fR o c ka n dS o i lM e c h a n i c s ，T h eC h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e s ，W u h a n ，H u b e i4 3 0 0 71 ，C h i n a ； 2 ．I n s t i t u t eo fR S ／G P S ／G I S ＆S u b s i d e n c eE n g i n e e r i n g ，C h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g ＆T e c h n o l o g y ， B e i j i n g10 0 0 8 3 ，C h i n a ；3 ．C e n t e rf o rR S ／G P S ／G I S D i g i t a lM i n eR e s e a r c h ， N o r t h e a s t e r nU n i v e r s i t y ，S h e n y a n g ，L i a o n i n g1 10 0 0 4 ，C h i n a A b s t r a c t B ym e a n so ft h e r m a li n f r a r e d T I R i m a g i n gd e t e c t i n go nr o c ki m p a c t e db yf r e e f a l l i n g s t e e lh a l l ，t h er o c kt a r g e t ’ST I Rt e m p e r a t u r eo ff i v et y p i c a lc r u s tr o c k sw a sd e t e c t e d ．T h et i m e d e p e n d e n tf e a t u r e so fT I Rr a d i a t i o nt e m p e r a t u r eo ft a r g e ta r e aw e r er e s e a r c h e db yu s i n gt h e p r o f e s s i o n a lg r a p h i cs o f t w a r e ．T h et i m ed e p e n d e n tc u r v e sw e r er e p o r t e da n dt h ei n f l u e n c i n gf a c t o r s o fc u r v ep a t t e r nw e r ea n a l y z e d ．T h et i m ed e p e n d e n tf e a t u r e so fd i f f e r e n tr o c k sa n ds a m er o c k sw i t h d i f f e r e n tm o i s t u r eu n d e ru n i f o r mc o n d i t i o nw e r ec o m p a r e d ．I ti ss h o w nt h a tt h ep a t t e r no ft i m e d e p e n d e n tc u r v e si sr e l a t e dt ot h ei m p a c t i n gv e l o c i t y ，a n di t sf i v ec h a r a c t e r i s t i ci n d e x e s ，i ．e ．，t h e r i s ea m p l i t u d eo fT I Rt e m p e r a t u r e ，d i s c r e t e n e s s ，w a v ec h a r a c t e r ，m o n o t o n i c i t ya n ds l o p ec o e f f i c i e n t o ft i m ed e p e n d e n tc u r v e s ，w e r ei n f l u e n c e db yh e a tc o n d u c t i v i t y ，s p e c i f i ch e a ta n de m i s s i v i t yo f r o c k s ．T h er i s ea m p l i t u d eo fd r yr o c k ’ST I Rt e m p e r a t u r ei sh i g h e rt h a nt h a to fw e tr o c k ，a n dt h e T I Rt e m p e r a t u r eo fd r yr o c kf a l l sd o w nf a s t e rt h a nt h a to fw e tr o c k ． 收稿日期 基金项目 作者简介 2 0 0 4 1 1 一0 9 中国科学院武汉岩土力学研究所领域前沿基金项目 Q 1 1 0 3 0 7 ；国家自然科学基金项目 1 0 1 7 2 0 9 0 ；全国优秀博士学位论 文专项基金项目 2 0 0 4 6 吴立新 1 9 6 6 一 ，男，江西省宜春市人。长江学者特聘教授，工学博士，从事矿山开采沉陷控制、G I S 原理与算法、遥感一岩石力 学交叉、3 s 集成应用、数字矿山工程等方面的研究． 万方数据 5 5 8 中国矿业大学学报 第3 4 卷 K e yw o r d s r e m o t es e n s i n gr o c km e c h a n i c s ；r a d i a t i o nt e m p e r a t u r e ；t i m ed e l a y ；r o c ki m p a c t ； t h e r m a li n f r a r e di m a g i n g 岩石低速撞击是岩石工程领域一类涵盖广泛 的力学现象，利用热红外遥感技术来监测岩石目标 的特征变化并快速反演其受撞击的有关环境力学 参数，是灾变探测研究的一个重要问题．近年一些 学者将S P A T E S t r e s sp a t t e r na n a l y s i sb yu s i n g t h e r m a le m i s s i o n 技术[ 1 ≈3 的研究领域由金属类材 料扩展到了更为复杂的岩石类材料，并形成了一门 交叉学科新领域R S R M R e m o t eS e n s i n gR o c k M e c h a n i c s ，在定性、定量研究方面取得了许多重 要的研究成果[ 3 ≈] ． 热红外瞬时监测和实时监测是岩石低速撞击 遥感监测的两个重要手段．通过对岩石的瞬时监测 和实时监测两组数据进行分析和反演，可以获取撞 击体、靶元、撞击形式和环境条件等多种有关撞击 因子的信息．对于岩石低速撞击的瞬时监测分析， 前期的探索性试验表明固体撞击瞬问的热红外辐 射特征与撞击因子之间存在规律性的联系[ 7 { ] ．其 中，文献[ 7 3 以大理岩为例，借助H o p k i n s o n 压杆进 行撞击实验，发现存在一临界撞击速度，位于此临 界速度内时，撞击区域热像的辐射能量变化与撞击 动能线性相关，且辐射温度变化与撞击速度二次相 关；文献[ 8 ] 对不同条件下 岩石类别、撞击角度和 干湿程度 的岩石撞击进行了探索性的实验，发现 其辐射特征有不同程度的差异．然而，上述文献均 以研究岩石受撞击瞬间的热红外辐射特征为主，对 岩石靶元的热红外辐射时延特征没有进行．热红外 辐射温度的时延特征作为岩石低速撞击问题的另 一重要的分析和反演依据，对岩石撞击的实时监测 有着更加重要的意义． 本文通过对以大理岩为主的不同岩石和不同 表面条件 潮湿度 的落球撞击实验，利用热红外成 像技术进行岩石低速撞击的遥感实时监测，对岩石 撞击后靶元热红外辐射温度随时间变化的趋势特 征进行分析，探索岩石在低速撞击荷载作用后靶元 的热红外辐射温度的时延特征． 1实验方法 1 ．1 实验设计 落球撞击岩石的红外辐射特征受多种因子的 影响，设计和选择合理的正交方案可以有效地获取 更全面性和更具代表性的信息．本实验从某单因子 出发 即仅考虑单个撞击因子对红外辐射特征的影 响 设计了2 类撞击实验，即以大理岩为主的不同 岩石的垂直撞击实验以及不同表面条件 潮湿度 的岩石垂直撞击实验．两类实验使用不同质量 直 径 的钢球进行不同高度 速度 的自由落体撞击． 1 ．2 岩石撞击实验 1 ．2 ．1实验设备 采用T V S 一8 1 0 0M K I I 型高精度热红外成像 仪，其灵敏度为0 ．0 2 5 ‘C ，成像速度可达到6 0p ／s 即6 0 帧每秒图像 ，空间分辨率为0 ．2 2m m 2 ；撞 击体选取4 种不同质量M 直径≯ 的钢球 A 球 M A 一1 4 ．0g ，奴一1 5 ．0m m ；B 球M B 一2 8 ．0g ，如 一1 9 ．0 5m m ；C 球M c 一6 7 ．1g ，走一2 5 ．4m m ；D 球M D 一2 8 5 ．5g ，如一4 1 ．2 7 5m m ． 1 ．2 ．2 实验材料 实验使用了5 种岩石，其中砂岩试件圆盘形 ≯ 1 5 0m m ，h 一5 0r a m ，其它几种岩石 大理岩、花 岗闪长岩、红色斑状花岗岩和辉长岩 试件为3 0 0 m m 3 0 0m m x l 0 0m m 的方块．实验前进行了物 理力学性质测试，其岩性及主要岩石成分见文献 [ 8 ] ． 1 ，2 ．3 实验方法与过程 为确保靶元的空间分辨率，将热红外成像仪固 定在距离探测目标法线方向上1m 处，热红外成 像仪镜头中心线与竖直方向约为1 5 。 即近似垂直 探测岩石靶元的热辐射 ，成像速度选用6 0p ／s ．将 岩石靶元依次平放于光滑地面上并固定好，用钢球 以自由落体的方式从不同高度进行垂直撞击实验． 撞击体主要以标准球C 球为主，靶元则以大理岩 为主，撞击高度分为5 级 2 ，4 ，6 ，8 ，1 2m ，每 一高度重复进行5 ～8 次． 2 实验结果与分析 2 ．1实验分析方法与参量定义 图1 所示为某一次撞击实验中撞击前后靶元 区域的热红外图像典型序列．利用系统配套的图像 处理软件P i c E d 以及本所开发的专用软件 I n f r a r e d P i c ，在靶元热像中圈选一圆形区域，使得 该区域以撞击中心为圆心，且能基本覆盖整个辐射 异常区，并基于此区定义如下辐射特征参量进行辐 射分析． △T 。。。 T 。。。1 一T 。。。o ， 式中△丁～为撞击瞬间最高红外辐射温度增量； 万方数据 第5 期吴立新等落球撞击岩石热红外辐射温度的时延特征 丁。。蚰，7 1 。。。。分别为圈定区撞击前后的最高红外辐 射温度值． d T m 。， T d 。l a y - - T 。。。o ， 式中汀。。。为时延后效红外辐射温差；兀山，为圈定 区撞击后某时延点的最高红外辐射温度值． 撞击前 撞击后第1 帧 撞击后第9 2 帧撞击后第1 9 2 帧 温度色标 图1 落球撞击前后岩石目标区域的典型红外热像序列 F i g ．1 T y p i c a lT I Ri m a g es e r i e so fo c kt a r g e ti m p a c t e db yf r e e f a l l i n gs t e e lb a l l 2 ．2 不同岩性的红外辐射时延特征 岩石红外辐射温度的时延特征本质上与岩石 物理力学性质密切相关，如岩石的热导率、比热和 发射率等都是影响辐射温度时延特性的重要因 素阳2 | ． 2 ．2 ．1大理岩红外辐射时延特征 图2 所示为4 种不同速度撞击下的大理岩靶 元典型时延曲线图．对于每一档速度均选择了其中 最具有代表性的3 条曲线 N o ．6 表示相同试验条 件的第6 次撞击，其余编号类同 ．可见，大理岩时 延曲线有以下特征1 较低速撞击时，时延曲线呈 “抛物线单调下降”；较高速撞击时，其时延曲线呈 现“滞后上升一单调下降”，即辐射温度出现了短暂 f ／6 0 。’S f a h 2m ，v 6 ．2 6n Y s ，／6 0 ’lS c h 9m ，V 1 3 ．2 8m ／s 的滞后回升现象．分析发现h 一8i n 即秽一1 2 ．5 2 m ／s 时开始出现这种滞后回升现象，即此档速度 可以作为辐射温度滞后效应的临界值；2 在最高 红外辐射温度回落的过程由，其下降过程曲线较为 光滑，波动特征不明显；3 撞击点的红外热像范围 随时间逐渐扩大，图1 为D 球从6I T I 高度下落撞 击岩石的典型红外辐射温度序列图，表明热传导导 致了撞击点周围岩体升温，而随后则与周围环境发 生热平衡作用；从热像上分析，圈定区的3 7 “ 。。，也逐 渐趋于环境温度；4 由于大理岩自身材质较为均 匀，所以相同撞击条件下的红外辐射升温和时延曲4 线的离散性较小． 芰 3 l 芝碧 I2 8 瑟 f ／6 0 。s d h 1 2m ，V 2 1 5 ．3 4m ／s 图2 不同速度标准球撞击大理岩后靶元最高辐射温度的时延曲线 F i g ．2 T i m e d e p e n d a n tc u r v e so fm a x i m u mI Rt e m p e r a t u eo fm a r b l ei m p a c t e db y s t e e lb a l la td i f f e r e n tv e l o c i t y 2 ．2 ．2 其他岩石红外辐射时延特征 图3 ，4 所示为花岗闪长岩和红色斑状花岗岩 分别在两档速度下的典型辐射时延曲线．花岗闪长 岩和红色斑状花岗岩的时延特征总体与大理岩类 们勰弘弛如勰拍M p ＼；o h 万方数据 5 6 0中国矿业大学学报 第3 4 卷 似，但也有一些自身特点辐射升温幅度相对较小； 最高辐射温波动性较大；相同条件下的实验结果离 散性也明显较大．在较低档速度时，时延曲线依然 符合“抛物线单调下降”趋势；而在较高档速度时， ， ’ t ／6 0 “S a h 4 m ，V 2 8 ．8 5 m ／s 撞击后辐射温度的最大值瞬间下降，随后又缓慢回 升，达到某一新的峰值后，再逐渐单调下降到某一 水平趋于稳定，即呈现出“突降一回升一单调下降” 的总体趋势． ，／6 0 “S b h 1 2m ．F 1 5 ．3 4 m ／s 图3 不同速度标准球撞击花岗闪长岩后靶元最高辐射温度的时延曲线 F i g ．3 T i m e d e p e n d a n tc u r v e so fm a x i m u mI Rt e m p e r a t u r eo fg r a n o d i o r i t ei m p a c t e d b ys t e e lb a l la td i f f e r e n tv e l o c i t y t } 6 0 ‘lS t } 6 0 ‘IS a h 4m ，r 。8 ．8 5m ／s b 1 2m ，v 1 5 ．3 4 m ／s 图4 不同速度标准球撞击红色斑状花岗岩后靶元最高辐射温度的时延曲线 F i g ．4T i m e d e p e n d a n tc u r v e so fm a x i m u mI Rt e m p e r a t u r eo fr e ds p o tg r a n i t ei m p a c t e d b ys t e e lb a l la td i f f e r e n t 图5 为辉长岩在两档速度下的典型辐射时延 特征．辉长岩的时延特征除辐射升温幅度大于花岗 闪长岩外，均与花岗闪长岩相似较低速撞击时的 时延特征形式为“抛物线单调下降”；撞击速度提高 3 0 2 9 ’2 8 p2 7 i 2 6 h2 5 2 4 2 3 f ／6 0 - Is a h 4m ，V 8 ．8 5m ／s 后表现为“突降一回升一单调下降”．分析撞击数据 发现，辉长岩时延曲线的离散性是这几类岩石中最 大的． f ／6 0 ‘ls b h 2 1 2r n ，v 1 5 ．3 4r o d s 图5 不同速度标准球撞击辉长岩后靶元最高辐射温度的时延曲线 F i g ．5T i m e d e p e n d a n tc u r v e so fm a x i m u mI Rt e m p e r a t u r eo fg a b b r oi m p a c t e d b ys t e e lb a l la td i f f e r e n tv e l o c i t y 图6 为砂岩在两档速度下的典型特征，其延特 征有其独特性．砂岩撞击后的最高辐射温波动性较 大，尤其在较高速度时撞击后经历几次跳跃后才达 到辐射温峰值；之后温度才进入单调下降阶段．由 于气体是影响红外辐射的因素之一m 3 ，而在砂岩 的力学实验中已经发现有气体逸出现象‘1 4 ] ．分析 认为砂岩在撞击后瞬间红外辐射温度的这种异常 波动可能是由于砂岩体内的孔隙气体逸出所致． 万方数据 第5 期吴立新等落球撞击岩石热红外辐射温度的时延特征 t ／6 0 。Ist ／6 0 。1s ah4m，v8．85m／s”h26 m ，V 2 l O ．8 4 m ／s 图6 不同速度标准球撞击砂岩后靶元最高辐射温度的时延曲线 F i g ．6T i m e d e p e n d a n tc u r v e so fm a x i m u mI Rt e m p e r a t u r eo fs a n d s t o n ei m p a c t e db ys t e e lb a l la td i f f e r e n tv e l o c i t y 2 ．3 归一化处理与回归分析 为比较5 类岩石撞击后的红外辐射时延特征， 选取了两档速度 口一6 ．2 8m ／s ，∥一1 2 ．5 2m ／s 下 的时延回归曲线进行对比．为便于分析，将5 类岩 2 8 2 7 p2 6 ＼ j 目 h2 5 2 4 l 大理石N o ⋯一2 红色斑状确 八3 花岗闪长茬 、坟一⋯4 辉长岩N c 、、 k ⋯一5 砂岩N o ．8 、、。、 吣。 。5 每未x ∞、- ；2 ．一j ，一一、。，⋯3 ～⋯．、- ．1 一1 201 22 43 64 86 0 f ／6 0 - 1s a h 2m ，v 6 ．2 6m ／s 石的实验条件进行归一化处理，即将起始温度修正 到一致的水平．这是由于实验样品的起始温度相差 不大，忽略起始温度对红外辐射的影响是合理的， 处理结果如图7 所示． t ／6 0 ’1S b h 8m ，F 1 2 ．5 2m ／s 图7 不同速度标准球撞击5 类岩石后靶元最高辐射温度的时延回归曲线对比 F i g ．7 C o n t r a s to ft h et i m e d e p e n d a n tr e g r e s s i v ec u r v e so ft h em a x i m u mI Rt e m p e r a t u r eo ff i v er o c k s 从图7 中可以看出5 类岩石撞击时延特征的 主要区别表现在以下几项特征指标的差异1 撞 击前后红外辐射的升温幅度A T 。。。；2 时延曲线的 离散性及其局部波动性；3 时延曲线的单调性；4 时延曲线的斜率 主要指单调线性下降段曲线的局 部斜率 ；5 3 T 。。。趋于常数所需的时间． 落球撞击下岩石靶元的辐射升温幅度及其时 延特征应主要与岩石的热弹效应、岩石矿物组成及 其物理力学性质有关．从图7 中可以看出花岗闪 长岩及红色斑状花岗岩辐射升温幅度A T 。。；相对 小于辉长岩、大理岩及砂岩．这是由于花岗岩和红 色斑状花岗岩所含矿物成分硬度较大，岩石撞击时 的热辐射主要来源于热弹效应，致使辐射升温幅度 相对较小[ 7 ] ．此外，岩石靶元辐射升温幅度还与其 它因素有关，如热塑效应、摩擦效应、重复撞击等． 例如D 球从41 T I 处下落撞击大理岩时，曾出现 A T 。。。 5 4 ．4 5 ℃的高温，检核发现此撞击点恰好 为前次撞击的损伤处． 通过以上5 类岩石时延曲线分析，可得以下基 本结论较低速撞击时，均呈现出单调下降的趋势； 较高速撞击时，多呈“滞后上升一单调下降”和“突 降一回升一单调下降”的复杂趋势．在低速档撞击 作用下，热辐射主要来自于岩石靶元表层变形的热 弹效应，这些热量能够较快地向周围空气扩射；而 在较高速撞击作用下，岩石靶元表层以下的岩质也 发生局部变形，并产生热效应．表层所产生的热量 在与周围环境发生热交换瞬间，出现“突降”现象 对于撞击速度口一1 5 ．3 4m ／s 时，5 类岩石的这一 过程大都在1 ／1 2s 的时间内完成 ；之后，随着岩 石靶元表层以下岩石产生的热量通过热传导传递 给靶元表层，使得表层的辐射温度又有所“回升”； 当表层温度和内部温度达到平衡后，辐射温度也达 到新的“峰值”；然后进入了“单调下降”过程．从“回 升”到新的“峰值”，对于撞击速度口 1 5 ．3 4m ／s 时，其过程持续时间一般在1 ／1 2 ～1 ／3S 之间，大 理岩的持续时间要小于花岗岩和辉长岩． 时延曲线的斜率可以间接反应岩石的热导率 参数．分析发现斜率由大到小依次是砂岩、大理 岩、花岗岩和辉长岩．虽然未进行岩石的热导率测 试，但根据相关资料提供的常规条件下组成矿物热 导率数值E i o - ] 1 3 来看，时延曲线斜率与热导率参数之 间存在相关性，即热导率越大，时延曲线在线性下 降段的斜率也越大 见表1 ．此外，汀。。。趋于常数 所需的时间也是时延曲线的一个重要指标，应是前 万方数据 中国矿业大学学报第3 4 卷 4 项特征的综合反映． 表1常规条件下岩石、水的热导率和时延曲线斜率 T a b l e1T h eh e a tc o n d u c t i v i t ya n dt h e r m a ld i f f u s i v i t y o fr o c ku n d e rn o r m a lc o n d i t i o n 。， 热导率A ／热扩散率n ／时延曲线斜率 。“ W m 一1 K 一1 r a m z S1 2m ／8m 大理岩 砂岩 辉长岩 才 2 ．4 不同湿度的红外辐射时延特征 为了探索不同湿度对岩石撞击红外辐射时延 特征的影响，选择相同规格的辉长岩试块放人蓄水 槽中浸泡1 2h 后，取出用清洁的海绵吸净表面的 水分后，再进行撞击实验．图8 为干燥辉长岩与潮 湿辉长岩的时延曲线的比较．为避免数据离散性和 奇异性影响，选取同类实验中最为典型的曲线进行 比较． t ／6 0 ‘Js，／6 0 ～S ． a 2m ，v 6 ．2 6m ／s C o 2 4m ，V 2 8 ．8 5m ／s 图8 干燥辉长岩与潮湿辉长岩的最高红外辐射温度的时延曲线比较 F i g ．8C o m p a n s o no fI Rm a x i m u mt e m p e r a t u r et i m e d e p e n d a n tc u r v e sb e t w e e nw e tg a b b r oa n dd r yg a b b r o 分析可见干燥辉长岩的升温幅度要略大于潮 湿辉长岩 注意其起始温度稍有差异 ；干燥辉长岩 的降温要快于潮湿辉长岩．对潮湿度影响红外辐射 时延特征进行解译是很困难的，因为这种影响是多 种因素复合作用的结果，例如不同潮湿度岩石的 发射率差异、热导率值的差异以及环境辐射的干 扰E 1 5 - 1 6 3 ．但是，在相同的撞击初始条件下，这些因素 均有各自的影响规律．发射率的差异主要影响岩石 的总体辐射强度和最高辐射温度，对撞击前后的辐 射温差△7 1 ⋯及其降温幅度 时延曲线斜率 影响 较小；热导率的差异则主要影响岩石的降温幅度 时延曲线斜率 ．据此分析认为，导致辐射温差 △丁。。产生细微差异的主要原因是不同潮湿度岩石 的发射率差异和力学性能的改变；而导致降温幅度 显著变化的主要原因是由于岩石孔隙中充满了水 分，水的热导率低于岩石基质n 1 | ，使得整个岩石的 有效热导率可能显著降低． 3结论 通过5 类典型地壳岩石的落球撞击实验和靶 元热红外辐射温度时延特征分析，得到以下主要结 论 1 岩石撞击靶元辐射温度的时延曲线形态与 撞击速度有关，低速撞击时呈“抛物线单调下降”， 较高速撞击时呈“滞后上升一单调下降”或“突降一 回升一单调下降”； 2 由于岩石矿物组分的差异，其时延曲线的 波动性、升温幅度及其离散性均有所区别； 3 相同撞击条件下的5 类岩石时延曲线主要 区别在于撞击前后红外辐射的升温幅度△L ⋯ 时延曲线的离散性及其局部波动性、时延曲线的单 调性、时延曲线的斜率以及平衡最高红外辐射温差 趋于常数所需的时间； 4 干燥岩石撞击后的升温幅度要稍微大于潮 湿岩石，干燥岩石的降温要快于潮湿岩石． 参考文献 [ 1 ] H a r w o o dN ，C u m m i n g sWM ．T h e r m o e l a s t i cs t r e s s a n a l y s i s [ M ] ．B r i s t o l l O PP u b l i s h i n gL t d ，1 9 9 1 ． [ 2 3 D u l i e u B a r t o nJM ，S t a n l e yP ．D e v e l o p m e n ta n da p p l i e a t i o no ft h e r m o e l a s t i cs t r e s sa n a l y s i s [ J ] ．J o u r n a l o fS t r a i nA n a l y s i s ，I M e c h E ，1 9 9 8 ，3 3 9 3 1 0 4 ． [ 3 3W uLX ，C u iCY ，G e n gNG ，e ta 1 ．R e m o t es e n s i n g r o c km e c h a n i c s R S R M a n da s s o c i a t e de x p e r i m e n t a l s t u d i e s [ J ] ．I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo fR o c kM e c h a n i c s ＆M i n i n gS c i e n c e s ，2 0 0 0 ，3 7 6 8 7 9 8 8 8 ． [ 4 ] L u o n gMP ．I n f r a r e dt h e r m o g r a p h i co b s e r v a t i o n so f r o c kf a i l u r e [ J ] ．I n H u d s o nJA ．C o m p r e h e n s i v e R o c kE n g i n e e r i n gP r i n c i p l e s d ，P r a c t i c e P r o j e c t s [ C ] ．O x f o r d P e r g a m o nP r e s s ，1 9 9 3 ．7 1 5 7 3 0 ． [ 5 ] C u iCY ，Z h a n gJK ，X i a oQ ，e ta 1 ．M o n i t o r i n gt h e t h e r m a lI Ra n o m a l yo fZ h a n g b e ie a r t h q u a k ep r e c u r s o r b ys a t e l l i t er e m o t es e n s i n gt e c h n i q u e [ A ] ．I n P r o c ． 2 0 t hA s i aR SC o n g r e s s [ , C ] ，H o n gK o n g ，1 9 9 9 ，1 1 7 9 万方数据 第5 期吴立新等落球撞击岩石热红外辐射温度的时延特征 5 6 3 E 6 1 [ 7 1 [ 8 ] [ 9 1 [ 1 0 ] 1 1 8 4 ． Q i a n gZJ ，D i a nCG ，L iL Z ，e ta 1 ．S a t e l l i t et h e r m a l i n f r a r e db r i g h t n e s st e m p e r a t u r ea n o m a l yi m a g e s h o r t t e r ma n d i m p e n d i n ge a r t h q u a k ep r e c u r s o r s [ J ] ． S c 名n c ei nC h i n a S c i e n c eD ，1 9 9 9 ，4 2 3 3 1 3 3 2 4 ． W uLX ，W uYH ，L i uSJ ，e ta 1 ．I n f r a r e dr a d i a t i o n o fr o c ki m p a c t e da tl o wv e l o c i t y [ J ] ．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a lo fR o c kM e c h a n i c s M i n i n gS c i e n c e s ，2 0 0 4 ， 4 l 2 3 2 1 3 2 7 ． 吴立新，吴育华，刘善军，等．遥感一岩石力学 V I I 一- 岩石低速撞击的热红外遥感成像实验研究[ J ] ． 岩石力学与工程学报，2 0 0 4 ，2 3 9 1 4 3 9 1 4 4 5 ． W uLX ，W uYH ，L i uSJ ，e ta 1 ．R e m o t es e n s i n g r o c km e c h a n i c s V I I t h e r m a li n f r a r e di m a g i n g d e t e c t i o no fr o c ki m p a c t i o nw i t hl o wv e l o c i t y [ J ] ． C h i n e s eJ o u r n a lo fR o c kM e c h a n i c s E n g i 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